基于单片机的时钟控制器设计课程设计报告论文

1、单片机原理与应用技术课程设计报告基于单片机控制的时钟控制器专业班级：_电气 XX 班_姓 名： XXX_时 间：2013/11/25 12/15指导教师：XXXX XXX2013 年 12 月 11 日基于单片机控制的时钟控制器课程设计任务书1。设计目的与要求 设计出一个基于单片机控制的时钟控制器。通过向单片机输入不同的指令可以实现24小时 制时钟的基本显示和连续的调时，调分和调秒的功能，同时又扩展了整点报时功能。该电路硬件 较为简单、 计时精度高、 可控性好， 可以随时调整和设定时间， 并且调时间的误差小， 操作简单、 通用性强。矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。（1）基本功能、显示：可以显示时、分和秒

2、、调时功能：时（0-24）、分和秒（0-60）可以连续可调（2）性能：时间日误差 2秒（3）扩展功能增加整点报时功能增加闹钟任意设定功能2设计内容（1）画出电路原理图，正确使用逻辑关系；（2）确定元器件及元件参数；（3）进行电路模拟仿真；（4）SCH文件生成与打印输出；3编写设计报告 写出设计的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。4答辩 在规定时间内，完成叙述并回答问题。目录摘要.11.引言.12.设计目的和要求 .13.总体设计方案 .13.1方案设计要求 .13.2方案设计与论证 .13.3整体设计框图 .23.4系统设计流程图 .24.设计原理分析 .34.1外接晶振电路.34.2复

3、位电路.34.3数码管显示电路 .34.4键盘控制电路 .44.5 Proteus仿真电路.44.6单片机程序的编写 .54.7电路的检测 .54.8 CAD电路的连接及PCB电路布线并做出电路板 .54.9软件与硬件的调试 .55.总结与体会.56.附录.56.1 CAD电路连接图 .56.2 PCB电路布线图.66.3时钟控制器参考源程序 .67.参考文献.13- 1 -基于单片机控制的时钟控制器班级：电气 115 班 姓名：赵传阳摘要： 近年来随着计算机在社会领域的渗透和大规模集成电路的发展，单片机的应用不断地走向深入，由于 它具有功能强，体积小，功耗低，价格便宜，工作可靠，使用方便等特

4、点。本次设计的时钟控制器是以单片机(AT89C51 为核心，结合相关的元器件(3 个 2 位共阳数码管，一个发光二极管和一个蜂鸣器)和应用程序(在Proteus 软件和 KEIL 编译软件)，构成相应的应用系统。聞創沟燴鐺險爱氇谴净。关键词 ：单片机 AT89C51 共阳数码管 发光二极管 蜂鸣器 Proteus 软件 KEIL 编译软件 中断残骛 楼諍锩瀨濟溆塹籟。1. 引言随着科技的发展，电子技术得到了飞速的发展，尤其是单片机的应用更为普遍。单片机的应 用已深入众多技术领域，从军事、工业到家庭日常生活，单片机因体积小、功能强、价格低廉而 得到广泛应用。在此基础上，越来越多各式各样的时钟也逐

5、渐走进我们的生活，它们设计精巧、 方便、耐用、美观，深得各领域的厚爱。随着科技的进步，基于单片机控制的时钟控制器的出现 则打破了人们对时钟的传统概念， 因为数字时钟不仅可以通过数字直观地显示出时间，还可以定 时发出各种声、光、电信号，以启动各种设备实现实时控制、时间顺序控制。该课程设计既有一 般时钟的基本显示和调整功能，同时又增加了整点报时功能，复位功能及实时时钟控制功能。酽锕极額閉镇桧猪訣锥。2. 设计目的与要求设计出一个基于单片机控制的时钟控制器。通过向单片机输入不同的指令可以实现24小时制时钟的基本显示和连续的调时，调分和调秒的功能，同时又扩展了整点报时功能。该电路硬件 较为简单、 计时

6、精度高、 可控性好， 可以随时调整和设定时间， 并且调时间的误差小， 操作简单、 通用性强。彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。在一个单片机应用系统中，时钟有两方面的含义：一是指为保障系统正常工作的基准振荡定 时信号，主要由晶振和外围电路组成，晶振频率的大小决定了单片机系统工作的快慢；二是指系 统的标准定时时钟，即定时时间。謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。本文主要介绍用单片机为核心部件的时钟控制器， 本设计由单片机AT89C51芯片和3个两位一体的共阳极的数码管为核心，辅以必要的电路，构成了一个单片机时钟控制器。厦礴恳蹒骈時盡继價骚。基本要求：1.显示： 可以显示时、分和秒2.调时功能：时(0-24)、分和秒(0-6

7、0)可以连续可调并进行校准3.能够完成时间的显示、定时闹钟、整点报时及复位功能3. 总体设计方案3.1.方案设计要求设计制作一个时钟控制器，要求能实现基本走时，并以数字形式显示时、分、秒，采用24小时制，能实现校时、校分连续可调、整点报时功能、复位功能以及闹钟任意设定功能。茕桢广鳓鯡选块网羈泪。3.2方案设计与论证方案一：采用各种纯数字芯片实现数字时钟的设计。优点：各个模块功能清晰，电路易于理 解实现。缺点：各个模块功能已定不能进行智能化调整，整体电路太庞大。鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。方案二：采用FPGA模块用硬件语言实现功能。优点：运算速度快，走时精度高，算法简单。 缺点：成本高，大材小用。籟丛

8、妈羥为贍偾蛏练淨。方案三：采用单片机最小系统实现功能。优点：电路简单，能通过程序进行随机调整并扩展- 2 -功能，成本低，易于实现。缺点：走时有一定的误差。預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。经过综合考虑成本问题以及电路实现问题，选择第三种方案实现设计要求。3.3整体设计框图整体设计框图如图1所示：图 1 整体设计框图3.4系统设计流程图设计流程图如2图所示：- 3 -4.设计原理分析4.1外接晶振电路晶振连接电路图如图3,以12MHZ晶振为基准。C3XTAL130pFC2X1CRYSTALXTAL230pF- 4 -图 3 外接晶振电路连接图XTAL1、XTAL2 XTAL1是片内振荡器的反相放大器输入端

9、，XTAL2则是输出端，使用外部振荡器时，外部振荡信号应直接加到XTAL1,而XTAL2悬空。内部方式时，时钟发生器对振荡脉冲二分频，如晶振为12MHz时钟频率就为6MHz晶振的频率可以在1MHz-24MHz内选择，一般选 用12MHZ晶振，电容取30PF左右。渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。4.2复位电路常用复位电路图如图4：RSTR9100图 4 复位电路连接图在振荡器运行时，有两个机器周期（24个振荡周期）以上的高电平出现在此引：脚时，将使 单片机复位，只要这个脚保持高电平，51芯片便循环复位。复位后P0 P3口均置1引脚表现为高电平，程序计数器和特殊功能寄存器SFR全部清零。铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡

10、。4.3数码管显示电路二位一体共阳极数码管电路连接图如图5,以PNP三极管为驱动。22uF- 5 -4.4键盘控制电路键盘控制电路如图6。图 6 时钟按键控制电路图通过S1、S2、S3和S4四个按键，对时间进行修改和闹钟的设置，SO控制闹钟的启动和停止。按下S4键显示闹钟，松开后显示时间；按下S1键进入时间修改模式，再按S1键时间的时加1， 按S3分加1,调整结束后按下S4恢复正常显示；按下S2键进入闹钟修改模式，再按S3键闹钟 的时加1，按S3分加1，调整结束后按下S4恢复正常显示。在按键按下和放开时会出现抖动现 象。通过延时程序，可以进行去抖动设计。擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。4.5 Prote

11、us仿真电路整体电路连接图如图7：S1pi.3 R10.2_Rk图 5 数码管显示电路连接图1- 6 -4.6单片机程序的编写用KEIL编译软件进行程序的设计、编译并生成可执行文件。4.7电路的检测电路连接完毕后，应用单片机程序烧录工具进行程序烧录，然后单击运行按钮进行仿真，检 测电路是否有误。4.8 CAD电路的连接及PCB电路布线并做出电路板待仿真电路检测无误后，则通过CAD软件进行电路图的连接并对元件进行封装，确定无误后生成PCB图进行电路的布线，之后做出电路板进行元件的焊接。贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。4.9软件与硬件的调试SI -S-DG同 AJt $8? AS5刃箱鼻Ireimc池UM3

12、,阳*4巧阿FI1W wy吧MphRKI二I- ms图 7 整体电路连接图- 7 -单片机应用系统的调试包括硬件和软件两部分，但是它们并不能完全分开。一般的方法是排 除明显的硬件故障，再进行综合调试，排除可能的软件或硬件故障。坛搏乡囂忏蒌鍥铃氈淚。软件调试是指用仿真软件进行仿真调试，验证系统的各项功能；硬件调试即软件调试成功后，将程序下载至AT89C51芯片中，用焊接好的电路来进行各项功能的验证与检测。蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。需要特别注意的是软件调试与硬件调试的差异，软件调试只是初步的估测，硬件的调试才是 最真实的。5 总结与体会经过三周的实习设计，我设计的时钟控制器实现了它最基本功能，三个星期

13、的紧张实习，让我获益非浅，更加熟练的掌握了Proteus软件、KEIL软件及CAD软件的应用，使我看到了自己 专业知识的浅薄与不足。通过本次的课程设计，我对单片机这门课程有了更深的了解，单片机课 程设计则是人生课程，我学到了很多课堂上无法学到的东西，懂得了学习的不容易，在以后的学 习中我会更加努力的去学习和研究，以取得更好的成绩。買鯛鴯譖昙膚遙闫撷凄。6.附录6.1 CAD电路连线图如图8。- 8 -6.2 PCB电路布线图如图9。6.3时钟控制器参考源程序使用keil软件编写源程序ORG 0000HLJMP STARTORG 000BHLJMP TIME*初始化*START: MOV SP,

14、 #50HMOV 20H,#00HMOV 21H,#00HMOV 22H,#00HKJlAIU.l眉啊diKJlJia5.l畔MAZHhj. .1.剋丄 h：.PlJ-IKTLi剋 F吧-gJCTAL2JCTALlOuflAfl.:-EILnGXCM -I- 鬲jjkniiADL)fiBTJKAjiiiji灶:止出LJtJkUTI：皿! FU4；JIBLtl:止网M l(JU7|KftJJlUDQUSX.-ED2图 8 CAD 电路连接图lrJl&定义秒定义分定义时0XILn&- 9 -MOV 23H,#01H ;定义闹钟分钟MOV 24H,#01H ;定义闹钟小时MOV 30

15、H,#00H;BCD SECONDMOV 31H,#00HMOV 32H,#00H;BCD MINUTEMOV 33H,#00HMOV 34H,#00H;BCD HOURMOV 35H,#00HMOV 36H,#01HMOV 37H,#00HMOV 38H,#01HMOV 39H,#00HMOV 50H,#00H;按键次数MOV 25H,#00HMOV 26H,#01H;16位计数器赋初值MOV TMOD,#01HMOV TH0, #03CHMOV TL0, #0B0HMOV IE, #87H;SETB TR0;MOV R2,#14HMOV P2,#0FFH ;*主程序* MAIN: JBP1

16、.4,GBLCALL TIMEPROLCALL DISPLAY1JB P1.3,M1LCALL SETTIME LJMPMAINJB P1.2,M2LCALL SETATIMELJMP MAINJB P1.0,M4LCALL LOOKATIMELJMP MAIN延时子程序*中断允许启动T0GB:M1:M2:M4:*DL00:DL11:MOV R5,#0FFHMOV R6,#9HDL12:DJNZ R6,DL12DELAY: MOV R4,#030HDJNZ R5,DL11DJNZ R4,DL00RET*;P1.3=1;P1 g.2=1;P1.0调用时间调整*SETTIME:L0:LCALL D

17、ISPLAY1MM1: JB P1.3,L1;P1.3=1MOV C,P1.3JC MM1LCALL DELAY1 ;JC MM1;调用闹钟判断;调用时间显示时转移S4没有按下调用SETTIME调时子程序时转移S3綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。调用SETATIME子程序=1时转移S1LOOKATIM显示闹钟子程序;设置时间时转移延时- 10 -MSTOP1: MOV C,P1.3 JNCMSTOP1 LCALL DELAY1MOV A,50H INC 50H CJNEA,#00H,HJ1 LJMP L0HJ1: MOV C,P1.3 JNCMSTOP1 INC 22H ;MOV A,22HCJNE A

18、,#18H,GO12 ;MOV 22H,#00H ; MOV34H,#00H MOV35H,#00HLJMP L0L1: JB P1.1,L2 ;P1.1=1 MOVC,P1.1 JC L1 LCALLDELAY1 ;JC L1MSTOP2: MOV C,P1.1 JNCMSTOP2 LCALLDELAY1 ; MOV C,P1.1JNC MSTOP2 INC 21H ;MOV A,21HCJNE A,#3CH,GO11 ;MOV 21H,#00H ; MOV32H,#00H MOV33H,#00HLJMP L0GO11: MOV B,#0AHDIV ABMOV 32H,B;MOV 33H,A

19、;LJMP L0GO12: MOV B,#0AHDIV AB MOV 34H,BMOV 35H,A;LJMP L0L2: JB P1.0,L0 ; P1.0 MOVC,P1.0 JC L2LCALL DELAY1 ;MOV C,P1.0JC L2ST0P1: MOV C,P1.0JNC STOP1;P1.3为0时转移;延时小时自加一小时计数循环复位时转移延时;P1.1=0时转移延时分钟加一分钟计数循环复位将A的低4位存入32单元 将A的高4位存入33单元将A的低4位存入34单元 将A的高4位存入35单元=1时转移- 11 -LCALL DELAY1 ;MOV C,P1.0JNC STOP1MO

20、V 50H,#00HLJMP MAIN;*设置闹钟*SETATIME:LCALL DISPLAY2N0: LCALL DISPLAY2 MM2: JBP1.2,N1 ;P1.2=1MOV C,P1.2JC MM2LCALL DELAY1 ;JC MM2MSTOP3: MOV C,P1.2JNC MSTOP3LCALL DELAY1;MOV A,50H INC 50HCJNE A,#00H,HJ2LJMP N0HJ2: MOV C,P1.2JNC MSTOP3INC 24H ;MOV A,24HCJNE A,#24,GO22;MOV 24H,#00H;MOV 38H,#00HMOV 39H,#0

21、0HLJMP N0N1: JB P1.1,N2 ;P1.1MOV C,P1.1JC N1LCALL DELAY1 ;JC N1MSTOP4: MOV C,P1.1JNC MSTOP4LCALL DELAY1;MOV C,P1.1JNC MSTOP4INC 23H ;MOV A,23HCJNE A,#60,GO21 ;MOV 23H,#00H ;MOV 36H,#00HMOV 37H,#00HLJMP N0GO21: MOV B,#0AHDIV ABMOV 36H,B;MOV 37H,A;LJMP N0延时调用DISPLAY2显示闹钟时转移延时;P1.2=0时转移延时小时加一小时计数循环复位=1

22、时转移延时;P1.1=0时转移延时分钟加一分钟计数循环复位将A的低4位存入36单元将A的高4位存入37单元- 12 -GO22: MOV B,#0AHDIV AB MOV 38H,BMOV 39H,ALJMP N0N2: JB P1.0 ,N0;P1.0MOV C,P1.0JC N2LCALL DELAY1 ;MOV C,P1.0JC N2STOP2: MOV C,P1.0JNC STOP2将A的低4位存入38单元将A的高4位存入39单元=1时转移延时LCALL DELAY1 MOV C,P1.0 JNC STOP2MOV50H,#00H LJMP MAIN ;*闹钟判断TIMEPRO: MO

23、V A,21HMOV B,23H CJNEA,B,BK MOV A,22HMOV B,24H CJNEA,B,BK SETB 25H.0MOV C,25H.0LCALL TIMEOUT ;BK:RET判断定时闹钟的分钟判断定时闹钟的小时调用TIMEOUTTIMEOUT:X1: LCALL BZ CLR 25H.0 LCALLDELAY CLR 25H.0 LJMPDISPLAY1BZ:MOV C,25H.1 MOV P1.6,CCLR P1.7 MOV R7,#0FFHT2: MOV R6,#0FFHT3: DJNZ R6,T3 DJNZ R7,T2SETB P1.7RET *J显示闹钟时间*

24、LOOKATIME:LCALL DISPLAY2MM: JNB P1.0,LOOKATIMELCALL DELAY1LJMP MAINDELAY1: MOV R4,#14H;时间延时 *喇叭报警*调用喇叭响应程序 调用喇叭响应程序结束延时喇叭响应时间- 13 -DL001: MOV R5,#0FFHDL111: DJNZ R5,DL111DJNZ R4,DL001 RETPUSH PSWMOV TH0,#03CHMOV TL0,#0B0H DJNZ R2,RET0MOV R2,#14HMOV A,20HCPL 25H.1GO1: MOV 20H,A MOV B,#0AHDIV ABMOV 31

25、H,AMOV 30H,BAJMP RET0 GO2: MOV 21H,AMOV B,#0AHDIV ABMOV 33H,AMOV 32H,BAJMP RET0GO3: MOV 22H,A MOVB,#0AH DIV AB MOV35H,A MOV 34H,BAJMP RET0RET0: POP PSW将A的低4位存入35单元 将A的高4位存入34单元恢复现场*定时*TIME: PUSH ACC保护现场初CLR CINC A ;CJNE A,#3CH,GO1MOV 20H,#0 ;MOV 30H,#0MOV 31H,#0MOV A,21HINC A ; CJNEA,#3CH,GO2 MOV 21

26、H,#0H ;MOV 32H,#0MOV 33H,#0MOV A,22HINC A ;CJNE A,#18H,GO3MOV 22H,#00HMOV 34H,#0MOV 35H,#0AJMP RET0秒自加一 秒计数循环 复位分钟自加一 分钟计数循环 复位小时自加一小时计数循环复位将A的低4位存入31单元 将A的高4位存入30单元将A的低4位存入33单元 将A的高4位存入32单元- 14 -POP ACCRETIDISPLAY1: MOV R0,#30HMOV R3,#0FEHMOV A,R3PLAY1: MOV P2,AMOVC A,A+DPTRCJNE R0,#34H,PAORL A,#80HPA:CJNE R0,#32H,PBORL A,#80HPB:CPL AMOV P0,ALCALL DL1MOV P2,#0FFHMOV A,R3 RL A